低粘度液體流變性的高精度測(cè)量

介紹

分析樣品在高速流動(dòng)時(shí)的粘度是非常困難的事情，例如疫苗、農(nóng)藥等低濃度的水基配方等等。由于這些樣品都是在非常高的剪切速率下使用（注射和噴霧），微弱的粘度差異和界面張力共同影響著終的使用效果，如疫苗的粘度意味著蛋白的變性程度，粘度越高蛋白的變性越厲害；粘度越低的農(nóng)藥噴霧越細(xì)膩。

FLUIDICAM RHEO微流控可視流變儀使用微流控原理測(cè)量樣品的粘度。樣品和粘度標(biāo)準(zhǔn)品同時(shí)被注射到微流控通道中(尺寸2.2mm X 150µm) 經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的剪切， 通過(guò)電腦調(diào)整注入泵的速度即可調(diào)整剪切速率。在這個(gè)條件下，界面位置與樣品和粘度標(biāo)準(zhǔn)品的粘度比相關(guān)。通過(guò)高清攝像機(jī)獲取層流流體界面的位置，然后軟件自動(dòng)繪制樣品在不同剪切速率或溫度下的粘度曲線(xiàn)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)機(jī)械流變儀和微流控可視流變儀分析了水、乙醇、甲醇的流變性質(zhì)（見(jiàn)Fig1）。機(jī)械流變儀采用同軸雙筒轉(zhuǎn)子，當(dāng)剪切速率低于10s-1時(shí)，由于機(jī)械流變彈簧轉(zhuǎn)子對(duì)于低粘度不夠敏感，粘度出現(xiàn)了負(fù)數(shù)；當(dāng)剪切速率大于100s-1后，機(jī)械流變使樣品進(jìn)入了湍流狀態(tài)，進(jìn)入了誤差區(qū)。

在測(cè)試低粘度流體時(shí)，機(jī)械流變的剪切頻率可用范圍為10-100s-1。而Fluidicam由于采用了微流控測(cè)試技術(shù)，樣品始終保持在層流狀態(tài)，可以看到水、乙醇、甲醇都是典型的牛頓流體，并且可以輕易區(qū)分三者的粘度大小。

將兩種儀器測(cè)試的甲醇、乙醇、水的粘度數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，繪制成柱形圖（Fig2），并標(biāo)注誤差線(xiàn)。從圖中可見(jiàn)，兩種儀器的平均值接近，但是Fluidicam的數(shù)據(jù)具有更高的價(jià)值，與機(jī)械流變相比，微流控可視流變儀的精度更高。

結(jié)論

FLUIDICAM RHEO微流控可視流變儀測(cè)試一個(gè)樣品僅需要4min的時(shí)間，而機(jī)械流變需要25min的時(shí)間。而且，微流控原理為流變性測(cè)量提供了更高的精度和更小的樣品體積消耗量。

微流控可視流變儀FLUIDICAM

Fluidicam微流控可視流變儀被設(shè)計(jì)用于測(cè)試各種稠度樣品的粘度，包括液體、凝膠或半固體乳液。當(dāng)樣品和參比樣在芯片通道中高速流動(dòng)時(shí)，獲取微型芯片中兩相不相容液體的界面位置，從而計(jì)算被測(cè)樣品的剪切速率和粘度。芯片上狹窄的通道，賦予儀器高的剪切速率范圍、樣品體積量小，溫度調(diào)節(jié)迅速的優(yōu)點(diǎn)。